3242-1 - APROFUNDADO ESTEQUIOMETRIA - MASSA ATÔMICA, MOLECULAR, MOLAR E FÓRMULAS

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ESTEQUIOMETRIA EXERCÍCIOS APROFUNDADOS 2020 - 2022

ESTEQUIOMETRIA Estequiometria: a medição dos elementos. Aprenda cálculos estequiométricos, relações elementares e balanceamento das reações químicas. Esta subárea é composta pelos módulos:

1. Exercícios Aprofundados: Massa Atômica, Molecular, Molar e Fórmulas 2. Exercícios Aprofundados: Cálculo Estequiométrico

MASSA ATÔMICA, MOLECULAR, MOLAR E FÓRMULAS TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Segundo especialistas em saúde mental, a formação de profissionais com vocação para cuidar dos outros, a exemplo dos médicos, requer a capacitação desses profissionais para que possam estabelecer uma relação saudável com o trabalho e preservar o tempo fora do expediente, estimulando atividades sociais, físicas e de lazer, porque esses profissionais também precisam saber cuidar de si. O médico deve criar empatia com o paciente e se preocupar com ele, entretanto é necessário que mantenha o distanciamento necessário para elaborar estratégias efetivas para enfrentar as situações mais estressantes do trabalho, o que contribui para manter a sua saúde física e mental ao longo do tempo. 1. (EBMSP 2017) O aumento do estresse estimula a secreção do cortisol, hormônio de massa molar 362g/mol-1 que atua no equilíbrio eletrolítico, no metabolismo de carboidratos, proteínas e lipídios e, como anti-inflamatório. A composição química percentual do cortisol, em massa, é de 69,6% de carbono, 22,1% de oxigênio e 8,3% de hidrogênio. Com base nessas informações e nos dados da Tabela Periódica, determine a fórmula molecular do cortisol, apresentando os cálculos necessários para a resposta.

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2. (FAC. SANTA MARCELINA - Medicina 2016) A Anvisa não registra alisantes capilares conhecidos como “escova progressiva” que tenham como base o formol (metanal) em sua fórmula. A substância só tem uso permitido em cosméticos nas funções de conservante com limite máximo de 0,2% em massa, solução cuja densidade é 0,92 g/mL (www.anvisa.gov.br. Adaptado.)

a. Escreva a fórmula molecular do formol. Sabendo-se que a constante de Avogadro é 6 x 1023 mol-1, calcule o número de moléculas contidas em 1g dessa substância, cuja massa molar é igual a 30 g/mol. b. Calcule a concentração, em g/L, da solução de formol citada no texto. Apresente os cálculos.

3. (FEPAR 2016)

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Exercícios Aprofundados: Massa Atômica, Molecular, Molar e Fórmulas

O Conselho Nacional de Trânsito (Contran) decidiu em reunião nesta quinta-feira [17/9/2015] que o uso do extintor de incêndio em carros, caminhonetes, camionetas e triciclos de cabine fechada será opcional, ou seja, a falta do equipamento não mais será considerada infração nem resultará em multa. A entidade justifica que os carros atuais possuem tecnologia com maior segurança contra incêndio e, além disso, o despreparo para o uso do extintor poderia causar mais perigo para os motoristas.

c. Escreva a equação de neutralização parcial de obtenção do dihidrogenofosfato de amônio a partir do ácido e base que lhe deram origem. d. Calcule o número de átomos de hidrogênio que existem em 1150g de di-hidrogenofosfato de amônio.

(Disponível em: . Acesso em: 26 set. 2015)

4. (PUCRJ 2016) A urease é uma enzima que catalisa a reação de uma determinada substância orgânica (com massa molar igual a 60g mol-1) com a água formando Desde janeiro de 2015, havia a informação CO2 e NH3 (segundo a equação abaixo). de que os veículos automotores só urease poderiam circular equipados com Substância orgânica + H O  → CO2 + 2NH3 2 extintores de incêndio com carga de pó ABC. Tratava-se de uma determinação a. A partir de 12,0g dessa substância do Contran, com o objetivo de permitir a orgânica, calcule a massa de CO2 extinção de incêndio na classe A. O antigo produzida, considerado a reação pó extintor BC (para incêndios de líquidos completa. inflamáveis e de equipamentos elétricos) A substância em questão tem geometria não possui essa propriedade – não teria trigonal plana e é simétrica, com uma eficiência se o incêndio se propagasse pelo ligação dupla e seis simples. A substância painel, bancos e revestimentos internos, foi submetida a uma análise elementar, mangueiras de borracha e forro do capô e o seguinte resultado foi obtido: C do motor. (20,0%); O (26,7%); N (46,7%); H O extintor ABC tem adicionado em sua (6,6%). Sobre essa substância, proceda composição di-hidrogenofosfato de como indicado abaixo: amônio, ou fosfato de monoamônio, a b. Escreva a sua fórmula molecular. substância necessária para combater c. Escreva a sua fórmula estrutural. incêndios do tipo “A”. Tem validade de 5 anos e é descartável, isto é, não pode ser recarregado. Com base no texto e em conhecimentos sobre o assunto, faça o que se pede. a. Escreva a fórmula molecular do di- 5. (USCS - MEDICINA 2016) A bula de hidrogenofosfato de amônio. um medicamento usado para tratar o b. Escreva a fórmula estrutural do di- mal de Alzheimer de intensidade leve a moderada informa: hidrogenofosfato de amônio.

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b. Calcule a porcentagem, em massa, de hidrogênio na molécula de água.

COMPOSIÇÃO: Cada cápsula de liberação prolongada contém 10,25mg de bromidrato de galantamina, equivalente a 8mg de galantamina.

c. Calcule a massa de uma molécula de água.

a. A galantamina ocorre na natureza, em algumas espécies da família Amarilidáceas. Um método de preparação para a galantamina, que imitasse a síntese natural, deveria ter como reagentes de partida: aminoácidos, açúcares ou ácidos graxos? Apresente uma razão que justifique sua resposta. b. Sabendo que a massa molar da galantamina é 287 g.mol-1 e usando a constante de Avogadro = 6,02 x 1023 mol-1, calcule o número de moléculas em uma cápsula do medicamento.

d. Escreva a expressão da constante de equilíbrio de ionização da água.

7. (IFSC 2014) O sódio é um elemento químico essencial. A ANVISA determina que 2g de sódio (Na) diariamente bastam para a saúde. O sal de cozinha é formado por átomos de sódio (40%) e átomos de cloro (60%). Portanto, o limite para o consumo máximo de sal por dia é de 5g. O sódio também é encontrado em grande parte nos alimentos. [...] Como todo componente essencial para a vida, quando consumido em excesso, nos deixa propensa a alguns problemas de saúde. Problemas como colesterol alto e hipertensão podem ser causados pelo excesso no consumo de sódio. Fonte: http://www.mundodaquimica.com.br/2013/05/sal-esodio-nao-sao-a-mesma-coisa/. Acesso: 22 maio 2014.

Exercícios Aprofundados: Massa Atômica, Molecular, Molar e Fórmulas

APRESENTAÇÃO: Cápsulas de liberação prolongada. Embalagem com 7 cápsulas.

Assinale a soma da(s) proposição(ões) CORRETA(S). 6. (PUCRJ 2015) A água é uma das moléculas responsáveis pela vida na forma que conhecemos. Sobre a estrutura e composição dessa molécula, faça o que se pede. Considere: M (H2O) = 18g mol-1 Constante de Avogadro = 6,0 x 1023 a. Represente a fórmula estrutural da molécula mostrando a posição relativa dos átomos e dos elétrons não ligantes na estrutura.

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01. Conforme dados da ANVISA o brasileiro consome em média 12 gramas de sal de cozinha por dia, o que significa que ele consome quase 5 gramas de sódio. 02. O ideal seria que os brasileiros consumissem menos de 0,1 mol de sódio por dia. 04. Em uma minipizza de presunto existem 258 mg de sódio. Se uma pessoa consome duas minipizzas estará consumindo mais de 25% do sódio permitido para um dia.

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Exercícios Aprofundados: Massa Atômica, Molecular, Molar e Fórmulas

08. Duzentos mililitros de uma solução de fosfato de sódio 2M possui 23 vezes a recomendação diária de sódio. 16. Em 25 gramas de batata frita existem 160 mg de sódio. Se triturarmos essas batatas com meio litro de água teremos uma solução com 320 ppm de sódio. 32. Se dissolvermos 23 gramas de cloreto de sódio em 1 litro de água teremos uma solução 1 molar de NaCl. 8. (UEPG 2014) Um mol de um determinado composto contém 72g de carbono (C), 12 mols de átomos de hidrogênio (H) e 12 x 1023 átomos de oxigênio (O). Sobre o composto acima, assinale o que for correto.

A imagem mostra os símbolos criados por Dalton para representar os elementos químicos hidrogênio e nitrogênio e a substância amônia. Ao lado, há uma tabela com os pesos atômicos relativos estimados por Dalton para esses dois elementos.

Dados: H = 1g/mol, C = 12g/mol e O = 16g/mol. Constante de Avogadro = 6,0 x 1023 01. 2 mols do composto têm 144g de oxigênio. 02. A fórmula mínima do composto é C3H6O. 04. O composto tem massa molecular igual a 50g/mol. 08. A fórmula molecular do composto é C3H12O2. 16. 3 mols do composto têm 2,16 x 1023 átomos de hidrogênio. 9. (UNESP 2019) De acordo com a teoria atômica de Dalton, os átomos eram considerados maciços e indestrutíveis, sendo preservados intactos nas ANOTAÇÕES

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transformações químicas. Além disso, o que diferenciava um elemento químico de outro era o peso de seus átomos. Em sua teoria, Dalton não admitia a união entre átomos de um único elemento químico. Átomos de elementos químicos diferentes poderiam se unir, formando o que Dalton denominava “átomos compostos”.

a. Escreva a equação da reação de formação da amônia a partir de hidrogênio e nitrogênio, de acordo com a teoria de Dalton. Escreva a equação dessa reação de acordo com os símbolos e conhecimentos atuais. b. Calcule a razão entre os pesos de nitrogênio e de hidrogênio na amônia, tal como considerada por Dalton, e compare esse resultado com a razão entre as massas desses elementos na molécula de amônia, tal como conhecemos hoje. Admitindo como correta a razão calculada com base nos conhecimentos atuais, indique a diferença percentual, aproximadamente, entre as duas razões calculadas.

d. Teremos:

1. C69,6%H8,3%O22,1% C 69,6 H8,3 O 22,1 12

1

C5,8H8,3 O1,38

16

115g 1150g = x 3,61⋅ 10

6 ⋅ 6,02 ⋅ 1023 x 25

n × ( C5,8H8,3 O1,38 ) = 362

4.

5,8 × 12 × n + 8,3 × 1× n + 1,38 × 16 × n = 362 99,98 × n = 362

a. Teremos:

362 = n ≈ 3,6 99,98

n = 3,6 ⇒ 3,6 × ( C5,8H8,3 O1,38 ) C20,88H29,88 O4,968 ⇒ C21H30 O5 = 362

Fórmula molecular : C21H30 O5 .

2. a. Fórmula molecular do formol: CH2O. CH2O = 30 g 30 g 1g

6 × 1023 moléculas nmoléculas

nmoléculas = 0,2 × 1023 moléculas = 2 × 1022 moléculas

b. A substância só tem uso permitido em cosméticos nas funções de conservante com limite máximo de 0,2% em massa, solução cuja densidade é 0,92 g/ ml. Então: = d 0,92 = g mL 920 g / L Em 1 L : 100 % 920 g 0,2 % m m = 1,84 g m 1,84 g = ⇒ c = 1,84 g / L c= V 1L ou c = τ×d 0,2 c= × 920 = 1,84 g / L 100

3. a. NH4H2PO4 b. Teremos:

átomos de hidrogênio

urease

Subst. org. + H2O → CO2 + 2NH3 44g

60g 12g

x

x = 8,8g

b. Teremos: 20,0 = 1,7 12 6,6 = H = 6,6 1

= C

46,7 = 3,3 14 26,7 = = 1,7 O 16

= N

Dividindo-se todos pelo menor deles, teremos: 1,7 = 1 1,7 6,6 H= ≈4 1,7

= C

3,3 ≈2 1,7 1,7 O= = 1 1,7

= N

Assim, a fórmula mínima será: CH4N2O, cuja massa será de 60,0g ou seja, a fórmula mínima será igual a fórmula molecular. c. Teremos:

Exercícios Aprofundados: Massa Atômica, Molecular, Molar e Fórmulas

GABARITO

5. a. Um possível método de preparação para a galantamina deveria ter aminoácidos como reagentes de partida, devido à presença de nitrogênio em suas estruturas. b. Cálculo do número de moléculas em uma cápsula do medicamento: 8 mg = 0,008 g 287 g de galantamina 0,008 g de galantamina n=

6,02 × 1023 moléculas n

0,008 g × 6,02 × 1023 moléculas 287 g

n ≈ 1,7 × 1019 moléculas

c. H3PO4 + NH4OH → NH4H2PO4 + H2O

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Exercícios Aprofundados: Massa Atômica, Molecular, Molar e Fórmulas

6.

[16] Correta.

a. Teremos:

25g = 160mg de Na+ V = 0,5L ppm = mg ⋅ L−1 ⇒

[32] Incorreta.

b. Teremos:

M =

H2O = 18g

18g

23 = 0,39 mol ⋅ L−1 58,5.1

100%

2g

x%

8. 02 + 08 = 10.

x = 11,11%

c. Teremos: 6 ⋅ 1023 moléculas

18g x

1mol

x= 3 ⋅ 10−23 g + − H2O(  ) � H(aq) + OH(aq)

d. A constante de equilíbrio da água é dada pela expressão: Kw =

+ − [H(aq) ] ⋅ [OH(aq) ]

Teremos: Um mol de um determinado composto contém 72g de carbono (C), 12 mols de átomos de hidrogênio (H) e 12x1023 átomos de oxigênio. Cx

Hy

Oz 12 × 1023

72 12

12

Cx

Hy

Oz

6

12

2

6 × 1023 ⇒ C6H12O2 (fórmula molecular)

C6H12O2 ⇒ C 6 H12 O 2 ⇒ C3H6 O (fórmula mínima) 2

2

2

[H2O(  ) ]

A água no estado líquido não varia sua concentração, assim multiplicamos pelo valor de Kc obtendo a constante Kw: Kc =

160 = 320mg ⋅ L−1 = 320ppm 0,5

+ − [H(aq) ] ⋅ [OH(aq) ]

[H2O(  ) ]

+ − = K w [H(aq) ] ⋅ [OH(aq) ]

7. 01 + 02 + 04 + 16 = 23. [01] Correta. Se o consumo de sal é de 12g e o percentual é de 40% para o sódio, teremos um consumo de 4,8g de Na+. [02] Correta. 1 mol de Na+ x

23g 2g

x = 0,086mols < 0,1g de Na + / dia

[04] Correta.

C6H12O2 = 84 u

C6H12O2 = 84 g / mol 1 mol (composto) 2 mols(composto)

2 × 16 g (oxigênio) 64 g (oxigênio)

C6H12O2 = 84 g / mol 1 mol (composto)

12 × 6 × 1023 átomos de hidrogênio

3 mols(composto)

2,16 × 1025 átomos de hidrogênio

9. a. De acordo com o enunciado, Dalton não admitia a união entre átomos de um único elemento químico, por exemplo, H2 ou N2 Átomos de elementos químicos diferentes poderiam se unir formando o que Dalton denominava “átomos compostos”, o que, atualmente, denomina-se molécula (H + N → HN). Equação da reação de formação da amônia, de acordo com a teoria de Dalton:

2 minipizza = 2 ⋅ 258mg = 516mg 2g 100% 0,516g x = 25,8%

x

[08] Incorreta. m MM ⋅ V m = 2 = 65,6g de Na3PO4 164.0,2 M=

Na3PO4 � 3Na+ + PO4−3 65,6 g

49,2g 16,4g

Assim, se a concentração máxima é de 2g, teremos cerca de 25 vezes mais consumo de Na+.

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Equação da reação de formação da amônia, de acordo com a teoria atual: 1N2 + 3H2 → 2NH3.

b. Cálculo da razão entre os pesos de nitrogênio e de hidrogênio na amônia, tal como considerada por Dalton: Peso atômico do nitrogênio Peso atômico do hidrogênio 4,2 42 RDalton = = 1 10 42 RDalton = 10 RDalton =

Diferença percentual, aproximada, entre as duas razões calculadas:

Amônia : NH3 . R − RDalton Massa de nitrogênio em uma molécula de amônia =× 1 14 = 14 = ΔÄ(%) × 100 RDalton Massa de hidrogênio em uma molécula de amônia = 3 × 1 = 3 Massa de nitrogênio em uma molécula de amônia  14   42  R=  3  −  10  Massa de hidrogênio em uma molécula de amônia     × 100 Δ = Ä (%) 14  42  R= 3  

 10 

ΔÄ(%)= 1 × 100 9

ANOTAÇÕES

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ΔÄ(%) = 11,11 %

Exercícios Aprofundados: Massa Atômica, Molecular, Molar e Fórmulas

Razão entre as massas desses elementos na molécula de amônia, tal como conhecemos hoje:

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